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    [原創(chuàng)]利用初級(jí)像差理論設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)單例子 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2015-12-18
    這里想展示一個(gè)如何用初級(jí)像差設(shè)計(jì)物鏡頭的一個(gè)過程,PWC方法結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件和其強(qiáng)大的編程能力,其潛力可能超過很多人的想象。下面這個(gè)設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,但是只靠軟件那也是白搭。 p!/!ZIo  
    S\M+*:7  
    設(shè)計(jì)要求: [zJ|61^  
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    對(duì)一個(gè)單模光纖出射的激光進(jìn)行準(zhǔn)直,波長(zhǎng)為632nm,NA=0.15,芯徑10um,出射光束口徑為18mm,性能達(dá)到衍射極限。 6c6w w"  
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    其實(shí)這就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)焦距為60mm的聚焦鏡頭;大家都知道,對(duì)于單片透鏡是無法矯正球差,對(duì)于這個(gè)案例,至少需要2片;盡管這個(gè)設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單,但如果完全交個(gè)軟件做,看它會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果,用收斂速度最快的CodeV實(shí)驗(yàn)下,直接對(duì)2塊BK7平板進(jìn)行優(yōu)化,控制系統(tǒng)總長(zhǎng)在80mm以內(nèi)。 {zIcEN$ ~  
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    圖1 光瞳及邊界條件
    圖2
    圖3 layout
    默認(rèn)評(píng)價(jià)函數(shù)N次優(yōu)化后直到跑到軟件極限,得如下結(jié)果
      
          
    圖4 軟件自己優(yōu)化結(jié)果
    從結(jié)果來看,軟件還是很傻的,這么多變量,竟然一個(gè)初級(jí)球差都矯正不了,當(dāng)然有很多手段稍微添加點(diǎn)約束,就可以領(lǐng)軟件跑向康莊大道直奔目標(biāo);下面我用OSLO展示下如何在短短幾分鐘之內(nèi),如何快速利用初級(jí)像差理論快速完成這個(gè)設(shè)計(jì),為什么用OSLO呢,因?yàn)槲业乃惴ǘ荚谒锩鎸?shí)現(xiàn)了,因?yàn)樗木幊陶Z(yǔ)言C我太熟悉了。
    還是從2塊平板出發(fā),系統(tǒng)NA為0.15,我們約束第一塊透鏡的第一近軸出射角度為-0.22,這樣的目的很明確,第二片負(fù)透鏡就是用來補(bǔ)償?shù)谝黄那烦C正球差,此為+-結(jié)構(gòu),為什么不采用-+結(jié)構(gòu),因?yàn)檫@樣對(duì)于物方無窮遠(yuǎn)的負(fù)透鏡來說,要貢獻(xiàn)足夠量的過矯正球差,其透鏡形狀會(huì)彎曲的很厲害,這種結(jié)構(gòu)盡量避免,但要為了增大后工作距離就另當(dāng)別論了。
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    圖5兩塊初始薄平板
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